航空煤油重整制氢负载型镍基催化剂的研究

【类型】学位论文

【作者】张丽雷 

【关键词】 煤油 重整制氢 镍 钯 铁

【摘要】化石燃料的过度使用造成的环境问题和能源短缺已经成为人类面临的两大难题。氢气作为化学工业的重要原料,也是未来化石燃料的理想替代物。航空煤油是当今航天器的主要燃料之一,价格较低,运输方便,使用安全,是制氢的理想原料。将煤油转化为氢气不仅可以提高其热值,使发动机获得更高的效率,也可以解决煤油燃烧释放出COx、NOx等温室气体和污染气体所带来的环境问题。本文使用共沉淀法,以聚乙烯呲咯烷酮(PVP)为模板剂,制备了Al203负载的镍铁双金属煤油蒸汽重整制氢催化剂。并在不同反应条件的固定床反应器中测试了其性能。研究了铁助剂的添加对煤油水蒸汽重整制氢催化剂活性和稳定性的影响。对不同的制备条件(焙烧温度和PVP的使用)下得到的催化剂进行了TG-DTG-SDTA、X射线衍射、扫描电镜和BET等表征。结果表明,催化剂合适的孔结构和较大的比表面积延长了其对煤油蒸汽重整反应的寿命。焙烧温度对催化剂活性和稳定性影响较大,经773K温度焙烧可得到稳定性最好的催化剂。Fe助剂的添加可以明显提高反应产物中的CO2/CO值。在反应温度为773K,空速为3500h-1,H2O/C值为8：1的条件下,催化剂具有最好的活性和稳定性,并且有良好的抗积炭性。稳定性测试表明,在此反应条件下,催化剂反应30h,未有明显失活。以表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,采用沉淀法制备了介孔Al2O3催化剂载体,并采用等体积分步浸法制备了NiM-Pd/Al2O3 (M=La, Ce,Nd), NiM/Al2O3、NiPd/Al2O3系列催化剂,采用N2物理吸附、XRD、SEM和热失重等手段对载体和催化剂进行了表征,并在不同的反应条件下,考察了它们在煤油水蒸汽重整制氢反应中的催化性能,重点研究了NiLa-Pd/Al2O3催化剂在不同反应条件下的活性和稳定性。结果表明,在载体的制备过程中加入适量的PVP可以得到比表面积较大、孔径分布窄的介孔Al203载体,在这种载体上制备的煤油重整催化剂具有良好的抗积炭性能。La助剂可以提高催化剂的抗积炭性能是NiPd/Al2O3催化剂的良好助剂。在反应温度为773K,空速为3500h-1,重整反应的H20/C=8：1的条件下,NiLa-Pd/Al2O3-p具有最好的催化活性和稳定性,反应进行50h并没有出现明显失活。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】大连理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张守臣

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